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中南大学陈儒军课题组研制出首款国产高精度宽频带岩矿石样本电性测量仪

来源:地信院 点击次数:次 发布时间:2025年03月20日 作者:淳少恒 李睿 张浩杰

本网讯 近日,中南大学陈儒军课题组研制出首款国产高精度宽频带岩矿石样本电性测量仪。为实现岩矿石样本电性测量仪国产化,陈儒军课题组从2013年开始投入到高精度岩矿石样本电性测量仪的研制中。历经八年技术攻关,一款精度高、功耗低、操作方便和便携性好的低频(测量频段1mHz-1KHz)岩矿石样本电性测量仪成功完成研制,并交由长沙巨杉智能科技有限公司完成成果转化。至今该仪器已销售18台,成为科研机构、大专院校和企事业单位岩石物理研究的重要设备,并成功助力西藏铬铁矿勘探、贵州某地地下水污染渗漏通道探测、江苏南京某多金属矿电法勘探、内蒙古阿拉善某铜多金属矿电法勘探等多个科研和服务项目,产生直接和间接经济价值10亿元左右。关于低频岩矿石样本电性测量仪,现已发表高水平学术论文3篇,公开美国发明专利2项、国家发明专利1项,授权国家发明专利1项,培养硕士研究生5名。

对岩矿石样本的电性参数进行研究是电法和电磁法勘探的一项重要的基础性工作,该研究对区分矿与非矿,约束地球物理正反演计算和解释,提升勘探精度等都具有重大意义。目前市场上占据主流的岩矿石样本电性测量系统有美国惠普公司的HP4194A阻抗-相位分析仪,加拿大GDD公司的SCIP岩芯激电响应测量仪,英国Solartron公司的Solartron-1260A阻抗分析仪以及德国Redic研究所研制的频谱激电响应探测系统SIP-FUCHS-3等。其中Solartron-1260A因测量频带范围广、测量精度高,代表着国际上最先进的技术水平,同时也占据着国内外最大份额的市场。我国是Solartron-1260A的消费大户,但该仪器价格昂贵,升级换代慢,并且十分笨重,越来越不能满足高水平科研和野外岩矿石电性测量等多场景的使用需求。

低频岩矿石样本电性测量仪研制成功后,陈儒军团队进一步开展宽频带(1mHz-100KHz)岩矿石样本电性测量仪CSUZA-FW08的研制。凭借在低频岩矿石样本电性测量仪研制过程中积累的技术,宽频带岩矿石样本电性测量仪的研制得到了2022年国家重点研发计划“高分辨地球电磁特性综合测量系统”项目“岩矿石样本电性测量仪研制”课题的资助。目前,宽频带岩矿石样本电性测量仪也已研制成功,并交由中地装(重庆)地质仪器有限公司进行成果转化,即将完成10台上述仪器生产。测试显示,该仪器测量阻抗范围为1Ω-1GΩ,基本覆盖全类型的岩矿石阻抗。在100MΩ范围内,本仪器的阻抗振幅测量误差小于1%,相位误差小于3mrad,整体性能优于Solartron-1260A。在100MΩ-1GΩ阻抗测量中,基于自适应取样电阻匹配技术、正反激励的误差校准技术和接触阻抗自校正技术,该系统在高频段的电阻率测量精度可达3%,相位精度可达5%,高于Solartran 1260A阻抗分析仪测量精度,在高阻抗样本测试中表现出更好性能。对比两块岩样的复电阻率测试结果,黄铜矿化样本与闪长岩呈现明显的频谱激电响应差异,黄铜矿化样本表现出低阻高极化特征,经Cole-Cole模型反演拟合后的曲线与两块样本实际测试结果相近,该测量系统在矿化岩样的区分与识别中具有较好的应用效果。目前,关于宽频带岩矿石样本电性测量仪的研究已发表高水平论文2篇,申请国家发明专利1项,培养硕士研究生3人。该仪器的成功研制和产业化将完成此类仪器的国产替代,为国产高端地球物理装备添砖加瓦,为国家“新一轮找矿突破战略行动”贡献力量。

由长沙巨杉智能科技有限公司完成成果转化的低频岩矿石样本电性测量仪


(一审:王邦安 二审:李丹妮 三审:李殷)


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